java线程基础

全量代码示例:https://github.com/xurui742744538/ThreadBase

概念

运行程序会创建一个进程。但OS调度的最小单元是线程(轻量级进程)。

java是天然多线程,例如:普通的java程序包含的线程(不包含任何业务逻辑):

public class ShowMainThread {

public static void main(String[] args) {

        //java虚拟机的线程管理接口

        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();

        //获取线程信息的方法

        ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false,false);

        for(ThreadInfo threadInfo:threadInfos){

                System.out.println(threadInfo.getThreadId()+":"+threadInfo.getThreadName())      }

}

}

6:Monitor Ctrl-Break//监听中断信号

5:Attach Listener//获取内存dump,线程dump

4:Signal Dispatcher//z将信号分给jvm的线程

3:Finalizer//调用对象的finalizer方法

2:Reference Handler//清除Reference

1:main//程序的主入口

为什么要用线程?

1、充分利用多处理核心;

2、更快的响应时间(用户订单的场景,发送邮件等部分可由其他线程执行)

启动线程和退出线程

创建线程的方法

extends Thread

implements Runnable

启动线程:threadl类的start()

线程完成:1、run()方法执行完成;2、抛出一个未处理的异常导致线程的提前结束

取消和中断

不安全的取消:

单独使用一个取消标志位.

Stop(),suspend(),resume()是过期的api,很大的副作用,容易导致死锁或者数据不一致

如何安全的终止线程

使用线程的中断: 

interrupt() 中断线程,本质是将线程的中断标志位设为true,其他线程向需要中断的线程打个招呼。是否真正进行中断由线程自己决定。

isInterrupted() 线程检查自己的中断标志位

静态方法Thread.interrupted()将中断标志位复位为false

由上面的中断机制可知Java里是没有抢占式任务,只有协作式任务。

为何要用中断,线程处于阻塞(如调用了java的sleep,wait等等方法时)的时候,是不会理会我们自己设置的取消标志位的,但是这些阻塞方法都会检查线程的中断标志位。

处理不可中断的阻塞

IO通信 inputstream read/write等阻塞方法,不会理会中断,而关闭底层的套接字socket.close()会抛出socketException

NIO: selector.select()会阻塞,调用selector的wakeup和close方法会抛出ClosedSelectorException

死锁状态不响应中断的请求,这个必须重启程序,修改错误。

如何让我们的代码既可以响应普通的中断,又可以关闭底层的套接字呢?

覆盖线程的interrupt方法,在处理套接字异常时,再用super.interrupt()自行中断线程

线程的状态

新创建线程被创建,但是没有调用start方法

可运行(RUNNABLE)  运行状态,由cpu决定是不是正在运行

被阻塞(BLOCKING)  阻塞,线程被阻塞于锁

等待/计时等待(WAITING) 等待某些条件成熟

被终止线程执行完毕

线程的优先级:

成员变量priority控制优先级,范围1-10之间,数字越高优先级越高,缺省为5,创建线程时setPriotity()可以设置优先级,不要指望他发挥作用。

Daemon线程

守护型线程(如GC线程),程序里没有非Daemon线程时,java程序就会退出。一般用不上,也不建议我们平时开发时使用,因为Try/Finally里的代码不一定执行的。

常用方法深入理解

run()和start()

run就是一个普通的方法,跟其他类的实例方法没有任何区别。

Sleep

不会释放锁,所以我们在用sleep时,要把sleep放在同步代码块的外面。

yield()

当前线程出让cpu占有权,当前线程变成了可运行状态,下一时刻仍然可能被cpu选中,不会释放锁。

wait()和 notify()/notiyfAll()

调用以前,当前线程必须要持有锁,调用了wait()notify()/notiyfAll()会释放锁。

等待通知机制:

线程A调用了对象O的wait方法进入等待状态,线程 B调用了对象O的notify方法进行唤醒,唤醒的是在对象O上wait的线程(比如线程A)

notify()唤醒一个线程,唤醒哪一个完全看cpu的心情(谨慎使用)

notiyfAll()所有在对象O上wait的线程全部唤醒(应该用notiyfAll())

线程间协作和通信

每个线程有自己栈空间,孤立运行,对我们没有价值。如果多个线程能够相互配合完成工作,这将会带来巨大的价值。

volatile和synchronized

多个线程同时访问一个共享的变量的时候,每个线程的工作内存有这个变量的一个拷贝,变量本身还是保存在共享内存中。

Violate修饰字段,对这个变量的访问必须要从共享内存刷新一次。最新的修改写回共享内存。可以保证字段的可见性。绝对不是线程安全的,没有操作的原子性。

适用场景:1、一个线程写,多个线程读;2、volatile变量的变化很固定

关键字synchronized可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用,它主要确保多个线程在同一个时刻,只能有一个线程处于方法或者同步块中,它保证了线程对变量访问的可见性和排他性,又称为内置锁机制。

Synchronized的类锁和对象锁,本质上是两把锁,类锁实际锁的是每一个类的class对象。对象锁锁的是当前对象实例。

等待和通知机制

等待方原则:

1、获取对象锁

2、如果条件不满足,调用对象的wait方法,被通知后依然要检查条件是否满足

3、条件满足以后,才能执行相关的业务逻辑

Synchronized(对象){

While(条件不满足){

对象.wait()

}

业务逻辑处理

}

通知方原则:

1、获得对象的锁;

2、改变条件;

3、通知所有等待在对象的线程

Synchronized(对象){

业务逻辑处理,改变条件

对象.notify/notifyAll

}

管道输入输出流

文件输入输出,网络输入输出,管道输入输出流用于线程中间的数据传递,传输媒介的内存

pipedOutputStream/input面向的字节

pipedReader/Writer面向的是字符

只适合线程间一对一的通信,适用范围较狭窄。

join方法

线程A,执行了thread.join(),线程A等待thread线程终止了以后,A在join后面的语句才会继续执行

ThreadLocal

本质是个map,map的键就是每个线程对象,值就是每个线程所拥有的值

常用方法:

initialValue()

get()

set()

remove():将当前线程局部变量的值删除,这个方法是JDK 5.0新增的方法。当线程结束后,对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作,但它可以加快内存回收的速度。

ThreadLocal拥有的这个变量,在线程之间很独立的,相互之间没有联系。内存占用相对来说比较大。

性能问题

串行化、无锁化、异步化编程是趋势之一,比如node.js,Vert.x。

黄金原则:编码时候不要考虑性能优化的事情,先正确实现业务,发现性能不行,这个时候再来考虑性能优化。

等待超时模式

调用场景:调用一个方法时等待一段时间(一般来说是给定一个时间段),如果该方法能够在给定的时间段之内得到结果,那么将结果立刻返回,反之,超时返回默认结果。

假设等待时间段是T,那么可以推断出在当前时间now+T之后就会超时

等待持续时间:REMAINING=T。

·超时时间:FUTURE=now+T。

// 对当前对象加锁

public synchronized Object get(long mills) throws InterruptedException {

long future = System.currentTimeMillis() + mills;

long remaining = mills;

// 当超时大于0并且result返回值不满足要求

while ((result == null) && remaining > 0) {

wait(remaining);

remaining = future - System.currentTimeMillis();

}

return result;

}

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